Các đại lượng đặc trưng của sóng cơ học – C2.P1.

TÓM TẮT LÝ THUYẾT

Yêu cầu

– Nắm được bản chất, đặc điểm và cách phân loại sóng cơ học.

– Nắm được các đại lượng đặc trưng của sóng và các đơn vị tương ứng.

Nội dung

– Sóng cơ là hình ảnh của quá trình lan truyền dao động của các phần tử vật chất.

– Sóng là quá trình truyền dao động của các phần tử vật chất = là quá trình truyền pha dao động của các phần tử vật chất = quá trình truyền năng lượng dao động trong môi trường vật chất. Chú ý quá trình truyền sóng không phải là quá trình truyền vật chất.

– Phương dao động: Là phương chuyển động dao động của phần tử vc khi sóng truyền qua = phương dao động lên xuống của cây bèo khi sóng nước truyền qua.

– Phương truyền sóng: Là phương truyền dao động = phương làn truyền của sóng nước là mặt nước.

– Sóng ngang là sóng có phương dao động vuông phương với phương truyền sóng, ví dụ sóng trên mặt nước.

→ Sóng ngang xuất hiện lực phục hồi khi bị biến dạng lệch = Sóng ngang xuất hiện trên sợi dây đàn hồi, bề mặt vật rắn, lan truyền trên các bề mặt chất lỏng, mặt phân cách giữa 2 môi trường.

– Sóng dọc là sóng có phương dao động trùng với phương truyền sóng, ví dụ sóng âm.

→ Sóng dọc lan truyền trong các môi trường có lực phục hồi khi có biến dạng nén giãn = sóng dọc xuất hiện trong môi trường liên tục rắn, lỏng, khí.

Ví dụ:

– Sóng nước như hình vẽ, wavelength, là bước sóng (ký hiệu: λ), là quãng đường sóng truyền trong một chu kỳ T = khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm dao động cùng pha trên 1 phương truyền sóng.

– Sóng nước như hình vẽ, amplitude, là độ cao sóng = biên độ sóng = biên độ dao động của phần tử vật chất khi sóng đi qua.

– Đỉnh sóng = phần nhô lên của sóng nước so với mặt phẳng ngang.

– Đáy sóng = phần hõm xuống của sóng. Chú ý bụng sóng là khái niệm của sóng dừng.

Công thức:

–         λ (m): bước sóng; v (m/s): vận tốc truyền sóng; T (s): Chu kỳ sóng = chu kỳ dao động của phần tử vật chất sóng truyền qua.

–         v phục thuộc vào môi trường truyền sóng, tốc độ truyền sóng giảm theo thứ tự: Rắn, lỏng, khí.

* BÀI TẬP MINH HỌA

Bài 1:

Một người quan sát một chiếc phao nổi trên mặt biển thấy nó nhô lên 6 lần trong 15 giây. Coi sóng biển là sóng ngang.

a. Tính chu kì của sóng biển.

b. Vận tốc truyền sóng là 3 m/s. Tìm bước sóng.

Lời giải:

a. Giữa 2 lần nhô lên là một con sóng đi tới = một chu kì T, vậy có 5 chu kỳ T trong 15 giây

→ T = 15/5 = 3 (s)

b. Bước sóng:

Đs: a) T = 3 (s); b) λ = 9 (m).

Bài 2. Một người quan sát một cái phao trên mặt biển, thấy khoảng thời gian từ lúc phao nhô cao lần thứ nhất đến lúc nó nhô cao lần thứ năm là 16 s. Khoảng cách giữa hai đỉnh sóng gần nhau nhất là 8 m. Tính tốc độ truyền sóng trên mặt biển.

Lời giải:

Chu kỳ sóng là khoảng thời gian giữa 2 lần liên tiếp phao nổi cao nhất (Đỉnh sóng):

T = 16/4 = 4 (s). Biết λ = 8 (m) → v = λ/T = 8/4 = 2 (m/s)

Đs: 2 m/s.

Bài 3 (ĐH 2011): Một sóng hình sin truyền theo phương Ox từ nguồn O với tần số 20 Hz, có tốc độ truyền sóng nằm trong khoảng từ 0,7 m/s đến 1 m/s. Gọi A và B là hai điểm nằm trên Ox, ở cùng một phía so với O và cách nhau 10 cm. Hai phần tử môi trường tại A và B luôn dao động ngược pha với nhau. Tính tốc độ truyền sóng?

Lời giải:

Theo dự kiện bài ra chúng ta có hệ các phương trình sau:

(1) AB =  (m)

(2) 0,7 ≤ v ≤ 1

Từ (1) ta có:  ↔  ↔  

Thay vào (2):  → 1,5 ≤ k  ≤ 2,4 → k = 2

Thay k = 2 vào

Đs: 80 cm/s.